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 */
package com.lmax.disruptor;

/**
 * [ANALYSIS] 忙等待策略 - 极致低延迟的CPU密集型等待策略
 * 
 * [DESIGN] 设计理念：
 * 使用纯CPU忙循环(busy spin)来等待序列号变为可用，完全避免线程阻塞和上下文切换
 * 通过持续轮询序列号状态，实现微秒甚至纳秒级的响应延迟
 * 牺牲CPU资源来换取极致的低延迟性能，适合延迟敏感的高频交易场景
 * 
 * [ALGORITHM] 等待算法：
 * 1. 简单循环：使用while循环持续检查dependentSequence的值
 * 2. 无阻塞：完全不使用任何阻塞机制，线程始终保持活跃状态
 * 3. 自旋提示：调用Thread.onSpinWait()提示JVM和CPU这是自旋循环
 * 4. 定期检查：在循环中定期检查barrier的alert状态
 * 
 * [PERFORMANCE] 性能特征：
 * - 延迟：极低，通常在1-10纳秒级别
 * - CPU使用率：100%，持续占用一个CPU核心
 * - 吞吐量：极高，无系统调用开销
 * - 上下文切换：完全避免，线程始终运行
 * - 内存访问：高频的volatile读操作
 * 
 * [CONCURRENCY] 并发特性：
 * - 无锁设计：完全无锁，避免锁竞争和死锁
 * - 缓存一致性：通过volatile读保证内存可见性
 * - 多核友好：适合绑定到专用CPU核心使用
 * - 无阻塞：线程永不阻塞，对调度器友好
 * 
 * [USAGE] 适用场景：
 * ✅ 高频交易系统（延迟要求 < 1微秒）
 * ✅ 实时音视频处理
 * ✅ 高频传感器数据采集
 * ✅ 低延迟网络IO处理
 * ✅ 专用硬件环境（可绑定CPU核心）
 * ❌ CPU资源受限的环境
 * ❌ 多任务共享CPU的环境
 * ❌ 低频事件处理
 * ❌ 节能要求严格的场景
 * 
 * [OPTIMIZATION] 优化技术：
 * - Thread.onSpinWait()：现代JVM的自旋优化提示
 * - CPU核心绑定：避免线程在核心间迁移
 * - 内存局部性：频繁访问的序列号对象应保持在L1缓存
 * - 编译器优化：JIT能够高度优化简单的循环结构
 * 
 * [COMPARISON] 与其他策略对比：
 * vs BlockingWaitStrategy: 延迟低100倍，但CPU消耗高100倍
 * vs YieldingWaitStrategy: 延迟低3-5倍，CPU消耗高约20%
 * vs SleepingWaitStrategy: 延迟低10-50倍，CPU消耗高1000倍
 * 
 * [HARDWARE] 硬件考虑：
 * - CPU频率：更高的CPU频率直接提升响应速度
 * - 缓存层次：L1/L2缓存命中率影响自旋效率
 * - 内存带宽：高频访问序列号需要足够的内存带宽
 * - 核心数量：需要足够的CPU核心支持专用自旋
 * 
 * 使用示例：
 * <pre>{@code
 * // 创建使用忙等待策略的RingBuffer - 适合极低延迟场景
 * RingBuffer<TradeEvent> ringBuffer = RingBuffer.createSingleProducer(
 *     TradeEvent::new, 1024, new BusySpinWaitStrategy());
 * 
 * // 配合CPU亲和性设置，绑定到专用核心
 * // taskset -c 2-3 java -XX:+UseG1GC YourTradingApplication
 * }</pre>
 * 
 * @see WaitStrategy 等待策略接口
 * @see YieldingWaitStrategy 让出CPU的等待策略
 * @see Thread#onSpinWait() JDK9引入的自旋优化提示
 */
public final class BusySpinWaitStrategy implements WaitStrategy
{
    /**
     * [WORKFLOW] 忙等待指定序列号变为可用 - 极简的高性能轮询实现
     * 
     * [ALGORITHM] 忙等待算法：
     * 1. 纯循环结构：使用简单的while循环持续检查序列号状态
     * 2. 无条件轮询：不进行任何形式的阻塞或让出CPU操作
     * 3. 实时检查：每次循环都调用dependentSequence.get()获取最新值
     * 4. 自旋优化：使用Thread.onSpinWait()提示JVM这是自旋等待
     * 5. 异常检查：定期检查barrier状态，支持优雅停机
     * 
     * [PERFORMANCE] 性能优化要点：
     * - 最小化指令：循环体只包含必要的操作，减少CPU指令数
     * - 缓存友好：频繁访问sequence对象，保持在L1缓存中
     * - 分支预测：条件判断逻辑简单，有利于CPU分支预测
     * - JIT优化：简单的循环结构便于JIT编译器优化
     * - 无系统调用：完全避免系统调用开销
     * 
     * [CONCURRENCY] 并发机制：
     * - 无锁轮询：通过volatile读获取序列号的最新值
     * - 内存可见性：dependentSequence.get()保证看到其他线程的更新
     * - CPU缓存：持续访问相同内存地址，最大化缓存命中率
     * - 无竞争：不使用任何共享锁或同步机制
     * 
     * [SPIN_WAIT] Thread.onSpinWait()优化：
     * - JDK9特性：向JVM提示当前线程在自旋等待
     * - CPU指令：可能生成PAUSE指令，减少功耗和热量
     * - 超线程友好：在超线程环境中让出执行单元给同一核心的其他线程
     * - 功耗控制：现代CPU可以根据提示调整功耗和频率
     * 
     * [MEMORY] 内存访问模式：
     * - 高频读取：每次循环都执行volatile读操作
     * - 缓存敏感：sequence对象的缓存位置影响性能
     * - 内存带宽：持续的内存访问需要足够的带宽支持
     * - NUMA考虑：在NUMA架构下，内存访问的局部性很重要
     * 
     * [LATENCY] 延迟分析：
     * - 循环开销：单次循环约1-3个CPU周期
     * - 内存访问：L1缓存访问约1个周期，L2约3-10个周期
     * - 系统调用：完全避免，节省50-200个周期
     * - 上下文切换：完全避免，节省1000-10000个周期
     * 
     * @param sequence 期望等待的序列号
     * @param cursor RingBuffer游标序列号（此策略中未使用）
     * @param dependentSequence 实际检查的依赖序列号
     * @param barrier 序列号屏障，提供alert检查
     * @return 实际可用的序列号，支持批量处理优化
     * @throws AlertException 当Disruptor状态改变时抛出
     * @throws InterruptedException 此策略不会抛出此异常
     */
    @Override
    public long waitFor(
        final long sequence, final Sequence cursor, final Sequence dependentSequence, final SequenceBarrier barrier)
        throws AlertException, InterruptedException
    {
        long availableSequence;

        // [BUSY_SPIN] 忙等待循环 - 持续轮询直到序列号可用
        while ((availableSequence = dependentSequence.get()) < sequence)
        {
            // [ALERT] 检查停机信号，响应优雅关闭
            barrier.checkAlert();
            // [SPIN_HINT] 向JVM和CPU提示这是自旋等待，启用硬件优化
            Thread.onSpinWait();
        }

        // [RETURN] 返回实际可用的序列号（可能大于请求值，支持批量处理）
        return availableSequence;
    }

    /**
     * [WORKFLOW] 信号通知方法 - 忙等待策略的空实现
     * 
     * [DESIGN] 空实现原理：
     * 由于BusySpinWaitStrategy使用持续轮询而非阻塞等待机制，
     * 消费者线程在waitFor()方法中始终保持活跃状态，
     * 不需要额外的唤醒信号，因此此方法为空实现。
     * 
     * [ALGORITHM] 无操作逻辑：
     * - 无唤醒需求：消费者线程从不阻塞，无需唤醒
     * - 无系统调用：避免不必要的方法调用开销
     * - 无同步操作：不涉及任何锁或同步机制
     * - 即时响应：消费者通过持续轮询实时感知序列号变化
     * 
     * [PERFORMANCE] 性能优势：
     * - 零开销：空方法调用几乎无性能开销
     * - 无锁竞争：避免了signalAllWhenBlocking()中的锁操作
     * - 无上下文切换：不会触发任何线程状态变化
     * - 高频友好：即使高频调用也不会影响性能
     * 
     * [COMPARISON] 与其他策略对比：
     * - BlockingWaitStrategy：需要synchronized + notifyAll()，有明显开销
     * - YieldingWaitStrategy：同样为空实现，因为使用轮询机制
     * - SleepingWaitStrategy：同样为空实现，依赖超时唤醒
     * 
     * [COORDINATION] 协调机制：
     * 虽然此方法为空，但仍然会被Sequencer.publish()调用，
     * 这保证了等待策略接口的一致性和可替换性。
     * 消费者线程通过持续的volatile读操作实时感知生产者的序列号更新。
     * 
     * [TRADE_OFF] 设计权衡：
     * ✅ 避免了唤醒操作的系统调用开销
     * ✅ 保持了极致的低延迟响应特性
     * ✅ 简化了实现复杂度
     * ❌ 消费者必须持续消耗CPU进行轮询
     * ❌ 无法通过信号机制优化CPU使用率
     * 
     * @see #waitFor(long, Sequence, Sequence, SequenceBarrier) 对应的等待方法
     * @see BlockingWaitStrategy#signalAllWhenBlocking() 需要实际唤醒操作的对比实现
     */
    @Override
    public void signalAllWhenBlocking()
    {
        // [NO_OPERATION] 空实现：忙等待策略不需要显式的唤醒机制
        // 消费者线程通过持续轮询自动感知序列号变化，无需外部信号
    }
}
